以花粉为模板诱导碳酸钙的矿化合成
发布时间：2021-01-21 22:50
以油菜花粉作为硬模板,采用不同的合成方法诱导碳酸钙（CaCO3）的矿化合成,探讨花粉作为模板对CaCO3晶型和形貌的影响,以及CaCO3晶体的形成机理。同时,以十二烷基苯磺酸钠（SDBS）为软模板诱导合成CaCO3,将其作为对照组实验。分别采用化学沉淀法、水热合成法、气相扩散法制备CaCO3晶体样品,并利用XRD、SEM、FT-IR对样品进行测试和表征。以花粉作为硬模板,可以合成具有特定晶型和形貌的CaCO3。
【文章来源】：重庆科技学院学报(自然科学版). 2020,22(04)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Ca CO3的XRD谱图
花粉是有花植物的雄性器官，呈粉末状，其个体称作“花粉粒”，形状多为球形，在扫描电子显微镜(SEM)下如图1所示[7]。花粉中含有蛋白质、氨基酸、纤维素和类黄酮素等，具有多种有机官能团，可以与溶液中无机离子结合，在花粉表面形成液体膜，因而可作为硬模板来诱导合成具有特定形貌的新型材料。花粉在自然界广泛存在，作为模板材料具有廉价易得、无污染、可保持生物活性的优势。由于有外壁的保护，花粉在恶劣环境中得以保持其生物活性;因此，用花粉作为模板仿生合成物质时，不仅可复制花粉的结构，还可利用其生物活性的作用[8]。目前，花粉作为一种生物模板已被广泛应用于仿生合成领域。Hall等人利用油菜花粉为模板合成了多孔二氧化硅(Si O2)、碳酸钙(Ca CO3)和磷酸钙(Ca3(PO4)2)微粒[9]。另外，Yang等人利用油菜花粉合成了具有空心多孔结构的氧化锆(Zr O2)微球[10]。SDBS(十二烷基苯磺酸钠，C18H29NaO3S)是一种重要的阴离子型表面活性剂，其临界胶束浓度为1.2×10-3mol?L[11]。SDBS分子结构中含有磺酸基团(—SO3—)，可以和金属阳离子产生静电作用;其中的苯环结构使磺酸基团(—SO3—)更易被极化，进一步强化了这种静电作用[12]。SDBS分子结构中含有亲水基团和疏水基团，它们在溶液中的浓度达到临界胶束浓度以上时，即自组装成囊泡;随着浓度增加进一步形成有序微结构层状胶束，其表面游离的自由阴离子与金属阳离子相结合，使金属阳离子有序地排列在层状胶束的表面，为晶体成核和生长提供了结构模板和固定框架，从而诱导Ca CO3的矿化合成。通过添加表面活性剂可以完成特珠形貌高级复合材料的仿生合成，此项研究已取得显著成果[6]。
以SDBS作为软模板，可以通过多次洗涤的方式去除而不再需要煅烧，因此图5所示的SEM图中CaCO3基本保持了最初的形貌和结构。可以看到，SDBS也可以有效地调节CaCO3的结晶过程。在本实验中，SDBS的浓度达到了临界胶束浓度，从而形成了胶团。此时，胶团的外表面布满了亲水基团—磺酸基团并与Ca2+配位。采用传统的化学沉淀法，在滴加反应物的过程中会导致体系局部Ca2+与CO32-的浓度积过大，从而出现CaCO3沉淀;但是，大部分Ca2+受制于磺酸基团的静电吸引力和配位作用，不能自由移动。于是，CaCO3的结晶多以胶团为模板自组装形成具有特别形貌的聚集体。需要说明的是，残留在CaCO3中的SDBS，可以通过洗涤方式除去，所以化学沉淀法合成的CaCO3聚集体产生了内空结构。相对于沉淀法，水热合成法合成的CaCO3形貌多变，无明显的关联性;气相扩散法合成的CaCO3呈球形，均匀分散性良好，球体直径约为3 结语
本文编号：2992028
【文章来源】：重庆科技学院学报(自然科学版). 2020,22(04)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Ca CO3的XRD谱图
花粉是有花植物的雄性器官，呈粉末状，其个体称作“花粉粒”，形状多为球形，在扫描电子显微镜(SEM)下如图1所示[7]。花粉中含有蛋白质、氨基酸、纤维素和类黄酮素等，具有多种有机官能团，可以与溶液中无机离子结合，在花粉表面形成液体膜，因而可作为硬模板来诱导合成具有特定形貌的新型材料。花粉在自然界广泛存在，作为模板材料具有廉价易得、无污染、可保持生物活性的优势。由于有外壁的保护，花粉在恶劣环境中得以保持其生物活性;因此，用花粉作为模板仿生合成物质时，不仅可复制花粉的结构，还可利用其生物活性的作用[8]。目前，花粉作为一种生物模板已被广泛应用于仿生合成领域。Hall等人利用油菜花粉为模板合成了多孔二氧化硅(Si O2)、碳酸钙(Ca CO3)和磷酸钙(Ca3(PO4)2)微粒[9]。另外，Yang等人利用油菜花粉合成了具有空心多孔结构的氧化锆(Zr O2)微球[10]。SDBS(十二烷基苯磺酸钠，C18H29NaO3S)是一种重要的阴离子型表面活性剂，其临界胶束浓度为1.2×10-3mol?L[11]。SDBS分子结构中含有磺酸基团(—SO3—)，可以和金属阳离子产生静电作用;其中的苯环结构使磺酸基团(—SO3—)更易被极化，进一步强化了这种静电作用[12]。SDBS分子结构中含有亲水基团和疏水基团，它们在溶液中的浓度达到临界胶束浓度以上时，即自组装成囊泡;随着浓度增加进一步形成有序微结构层状胶束，其表面游离的自由阴离子与金属阳离子相结合，使金属阳离子有序地排列在层状胶束的表面，为晶体成核和生长提供了结构模板和固定框架，从而诱导Ca CO3的矿化合成。通过添加表面活性剂可以完成特珠形貌高级复合材料的仿生合成，此项研究已取得显著成果[6]。
以SDBS作为软模板，可以通过多次洗涤的方式去除而不再需要煅烧，因此图5所示的SEM图中CaCO3基本保持了最初的形貌和结构。可以看到，SDBS也可以有效地调节CaCO3的结晶过程。在本实验中，SDBS的浓度达到了临界胶束浓度，从而形成了胶团。此时，胶团的外表面布满了亲水基团—磺酸基团并与Ca2+配位。采用传统的化学沉淀法，在滴加反应物的过程中会导致体系局部Ca2+与CO32-的浓度积过大，从而出现CaCO3沉淀;但是，大部分Ca2+受制于磺酸基团的静电吸引力和配位作用，不能自由移动。于是，CaCO3的结晶多以胶团为模板自组装形成具有特别形貌的聚集体。需要说明的是，残留在CaCO3中的SDBS，可以通过洗涤方式除去，所以化学沉淀法合成的CaCO3聚集体产生了内空结构。相对于沉淀法，水热合成法合成的CaCO3形貌多变，无明显的关联性;气相扩散法合成的CaCO3呈球形，均匀分散性良好，球体直径约为3 结语
本文编号：2992028
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